https://bodybydarwin.com
Slider Image

Kuoleeko koskaan musta aukko?

2022

Tähtitieteilijä Misty Bentz haluaisi sinun tietävän, että mustat aukot eivät ime. "He eivät ole kosmisia pölynimureita, jotka kiertävät ja imevät kaiken, mitä hän sanoo." He vain käyttävät painovoimaa samalla tavalla kuin kaikki muu. "

Kosmisen juoma-oljen sijasta musta aukko on paikka maailmankaikkeudessa, joka on niin massiivinen ja tiheä, että kaikki sen merkittävän painovoiman vetäytyminen ei pääse pakenemaan.

Mustaa reikää on ollut uutisissa viime aikoina paljon, aina galaksin keskipisteemme lähellä olevasta supermassiivisesta mustasta aukosta löytyneestä parvesta nopeimmin kasvavaan mustaan ​​aukkoon, joka on koskaan havaittu, joka nauttii aurinkomme massasta kahden päivän välein., kauimpaan koskaan havaittuun mustaan ​​aukkoon, joka ulottuu maailmankaikkeuden kynnykseen. Alkuvaiheestaan ​​potentiaaliseen kuolemaansa tulevaisuudessa, mustat aukot ovat kiehtova osa universumiamme. Tässä on heidän tarinansa sellaisena kuin ymmärrämme sen nyt alusta loppuun.

Tähtimassoinen musta aukko aloittaa elämänsä kuolemalla. Se syntyy, kun tähti, joka on vähintään 10 kertaa massiivisempi kuin aurinkoomme, loppuu polttoaineesta, sulatettuaan vedyn jo heliumiin ja heliumin muihin alkuaineisiin, hiilestä ja happeesta aina rautaan syvälle tähtiytimessä. Painoisella metallisydämellä siinä ei ole mitään jäljellä sitoutumista. Se on saavuttanut elinkaarensa lopun ja räjähtää lähettämällä ulkokerrokset voimakkaassa purskeessa, kun ydin romahtaa itsestään.

”Jos siellä on riittävästi massaa - kolme kertaa auringon massa keskimäärin tähden keskellä -, se romahtaa mustaan ​​reikään. Kutsumme niitä tähtimassan mustiksi reikiksi, koska niiden massa on samanlainen kuin tähti ”, sanoo Bentz, Georgian osavaltion yliopiston tähtitieteilijä.

Tämä yhteys mustan aukon syntymisen ja sen muodostaneen tähden kuoleman välillä on melko yleinen esiintyminen koko maailmankaikkeudessa. Tähdet ja mustat aukot ovat tiiviisti toisiinsa liittyviä, etenkin maailmankaikkeuden alueilla, joilla tähti muodostuu halkeileen suurella nopeudella.

On todella totta, että kuolleita tähtiä löytyy uusien tähtien muodostumisesta, koska massiivisimmat eivät elää kovin kauan. He ovat poistuneet heti, Bentz sanoo. Tähteen elinikä riippuu sen massasta. Massiivisimmat tähdet elävät paljon lyhyemmän elämän, koska ne vain palavat polttoaineensa läpi nopeasti

Missä Bentz kutsuu "kierrätysohjelmaa", mustajen reikien luominen voi tosiasiassa synnyttää myös uusien tähtiä. Kun ryhmä uusia tähtiä muodostuu, niistä massiivisimmat kuolevat nopeasti, räjähtäen lyhyen elämänsä lopussa. Nämä ovat iskut, jotka puristavat enemmän kaasua ja pölyä saadaksesi lisää tähtiä alkamaan muodostua. Sitten massiivisin niistä elää lyhyen elämän ja räjähtää, mikä lähettää uusia iskuaaltoja ja alkaa muodostaa enemmän tähtiä. Se on tähtien kuoleman ketjureaktio, joka aiheuttaa aivan uusia tähtiä, Bentz sanoo.

Tähtimassan mustat aukot ovat kuitenkin vain pieni osa kuvaa. Paljon oudompia ovat supermassiiviset mustat aukot, jättiläisiä petoja, joiden alkuperä on paljon hämärtyvämpi. Heitä on havaittu galaksien keskipisteessä, mukaan lukien omat, ja näyttävät olevan hiukan erilainen tapa muodostaa kuin pienemmillä maanmielisillään.

supermassiivisella mustalla aukolla, sellaisena kuin me sen näemme, on nyt miljoona tai miljardia kertainen auringon massa. Mutta se ei alkanut näin, se alkoi pienempi. Joten kysymys kuuluu, kuinka ne muodostuivat ja kuinka he saivat niin suuren? - Jillian Bellovary, Queensborough Community College -teoreettisen astrofysiikan asiantuntija, kertoo.

Tähtitieteilijät tietävät, että supermassiiviset mustat aukot tulivat todella suuriksi, erittäin nopeasti, ja ne ilmestyivät noin 13 miljardia vuotta sitten. Bellovary sanoo, että siinä vaiheessa näemme jo, että mustia reikiä on miljardia kertaa enemmän kuin aurinko. Tiedämme, että niitä oli olemassa todella maailmankaikkeuden varhaisessa vaiheessa, ja se on outoa, koska kaikki tämä massa on hyvin pienessä tilassa, ja haluamme tietää, kuinka se sinne pääsi.

"Se on vähän kana- tai muna-ongelma", Bentz sanoo. Hyvin varhaisessa maailmankaikkeudessa on mahdollista, että muodossimme mustia reikiä juuri todella liian tiheiden alueiden suorasta romahtamisesta. Ehkä materiaali alkoi romahtaa painovoimaisesti ja romahti sitten kokonaan alas mustaan ​​reikään eikä muodostanut tähtiä tai mitään.

Toinen vaihtoehto on, että ehkä supermassiiviset mustat aukot saivat alkunsa varhaisissa galakseissa, kun pienemmät mustat aukot muodostuivat ja yhdistyivät vastasyntyneiden galaksien keskelle.

Näiden varhaisten supermassiivisten mustien reikien edeltäjät olivat todennäköisesti kohtalaisen kokoisia, sanoo Bellovary, ja niiden piti olla suurempia kuin pelkkä tähtimassan musta aukko, joka ei olisi kyennyt kasvamaan riittävän nopeasti sellaisessa Lyhyt aika aikaisen maailmankaikkeuden behemotien muodostamiseksi, joita olemme havainneet.

Supermassiivisen mustan aukon on saatava jonkinlainen hypyn aloitus, se voi olla liian pieni muodostettaessa, koska silloin sillä ei ole tarpeeksi aikaa saada valtava. Joten sen on oltava keskikokoinen muodostuessaan. Bellovary sanoo.

Tutkijat yrittävät vielä selvittää, kuinka nuo ensimmäiset mustat aukot olisivat muodostuneet varhaisen maailmankaikkeuden kuumasta kaasusta ja pölystä. Tyypillisesti, kun tällainen asia romahtaa yhteen, se muodostaa tähdet. Joten varhaisen maailmankaikkeuden kemiassa on saattanut olla jotain erilaista, joka auttoi syttymään nuo alkuperäiset mustat aukot.

"Varhaisessa universumissa oleva kaasu tehtiin todennäköisesti vain vedystä ja heliumista, koska ne olivat ainoita isossa räjähdyksessä tehtyjä elementtejä, ja kaikki muu tehtiin tähteiden sisällä. Jos sinulla ei vielä ole tähtiä, et voi onko muita elementtejä vielä Bellovary sanoo: Varhaisen maailmankaikkeuden kemia, samoin kuin kaasun liike tai liikkeen puute olisivat voineet laukaista mustien reikien muodostumisen noissa varhaisissa aikuisissa.

Mustat reiät eivät vain pysy samassa koossa ikuisesti. He saavat (ansaitsemattoman) onnellisen maineen, koska niihin kuuluvat asiat eivät koskaan pääse ulos, ja ne lisätään sen sijaan mustan aukon kollektiiviseen massaan, antaen sen kasvaa.

"Ei ole väliä, putoaako siihen kaasua. Jos se on toinen tähti, joka repeytyy ja putoaa sen päälle, jos sen planeetta, joka repesi ja putosi sen päälle, mikä tahansa sisäänpääsy lisää selän massan reikä. Tuo lisäysprosessi, syömällä vähän pieniä asioita pitkän ajan kuluessa, on yksi tapa, jolla mustia reikiä kasvaa maailmankaikkeuden historian aikana. ”Bentz sanoo.

"Se tapa, jolla luulemme heidän kasvavan tehokkaimmin, on nielemällä kaasua tai lisäämällä kaasua", Bellovary sanoo. ”Kaasu putoaa mustaan ​​reikään kuin vesi valuu kylpyyn: se pyörii ympäri ja menee viemäriin. Kaasu toimii samalla tavalla mustassa aukossa. Sitä houkuttelee painovoimaisesti musta aukko, mutta se liikkuu, joten se alkaa ohuena levyksi mustan aukon ympärillä ja lopulta se putoaa sisään. ”

Kaasun hankkiminen saattaa olla tehokkain tapa kasvaa, mutta mustat aukot eivät vältellä sulautumisia. Törmäykset mustien reikien välillä päättyvät kahden näkymättömän massan yhdistymiseen, jota tutkijat voivat havaita Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory -yksikön tai LIGO: n avulla, joka havaitsi ensin painovoima-aallot kahden mustan aukon sulautumisesta vuonna 2015 (löytön ilmoitus) tuli vuonna 2016).

”Ensimmäistä kertaa voimme oppia maailmankaikkeudesta sellaisia ​​asioita, joihin ei liity valoa. Olemme aina olleet riippuvaisia ​​valosta ja silmistämme ennen tätä. Ilman valoa emme tietäisi mitään maailmankaikkeudesta. Valo on ollut meille upeaa, mutta ensimmäistä kertaa voimme nyt nähdä asioita, joita olisi mahdotonta nähdä valolla, kuten mustien reikien yhdistäminen ”, Bellovary sanoo. "Emme koskaan tiedä mitä tapahtuu ilman gravitaatioaaltoja."

Supermassiivisten ja tähtimassallisten mustien reikien välillä on valtava kokorako, missä kaikissa tiloissa tulisi olla keskimmäisiä mustia reikiä - keskikokoisia, Goldilocksin hyväksymiä mustia reikiä, jotka mahtuvat oikein pienempien ja suurempien serkkunsa väliin.

Ainoa ongelma on, että tutkijat eivät ole vielä tarkkailleet niitä.

Tämä ei tarkoita, että mustia reikiä ei ole, ja monet tutkijat etsivät niitä aktiivisesti. Mutta niitä on vaikea havaita näkyvällä valolla, toisin kuin läheisissä tähtimassan mustissa aukkoissa, joita tähtitieteilijät voivat havaita toisistaan ​​erottuvien tähteiden repeytymisessä, tai supermassiivisista mustista reikistä, jotka keräävät niin paljon kaasua ja pölyä ja massaa, että törmäävät hiukkaset loistavat kirkkaammin kuin mitään muuta olemme nähneet maailmankaikkeudessa.

"Kun kyse on mustista reikistä, joilla ei ole yhtä paljon painovoimaa, niillä ei ole taipumusta loistaa niin kirkkaasti", Bentz sanoo. Niiden odotetaan myös loistavan enemmän valonsäteen aallonpituuksilla, ja universumissa on jo muitakin esineitä, jotka hallitsevat kyseistä spektriä.

"Heitä on vähän vaikea erottaa muista asioista", Betnz sanoo. "He ovat todennäköisesti siellä, vain meillä on vaikea löytää niitä, joista voimme sanoa" Voi, varma, tämä on ehdottomasti tällä kertaa ja kaikki voivat uskoa siihen nyt. ""

Kokosta riippumatta, mustat aukot kulkevat tiettyjen vaiheiden läpi - syntyessä, kasvaessa - koko olemassaolon ajan. Mutta voivatko he koskaan kuolla? Stephen Hawking ajatteli, että se voisi olla mahdollista fysiikan mekanismin avulla, joka tunnetaan nyt nimellä Hawkingin säteily.

Ajatuksena on, että jos musta aukko istuisi siellä itsessään (ei enää kerryttäisi massaa), se voisi lopulta kulua alaatomien hiukkasten läpi. Bentz selittää, että kyseessä on jotain tällaista: kaikkialla maailmankaikkeudessa parit alaatomisia hiukkasia ilmaantuvat olemassaoloon aivan vierekkäin. Parin toinen puoli on hiukkanen, toinen on hiukkasen vastainen, ja yleensä heti kun he ovat tulleet maailmankaikkeuteen, ne nauravat toisiinsa ja katoavat jälleen energiaksi.

"Se on vain energian muuntamista massaksi muuntamiseksi takaisin energiaksi, popping sisään ja poistua olemassaolosta", Bentz sanoo. "Jos niin tapahtuu mustan aukon lähellä ja puolet siitä parista on mustan aukon sisällä ja toinen on tapahtumahorisontin ulkopuolella ja ulkopuolella oleva voi päästä pois tapahtumahorisontista - hyvin, niin se on varastanut vähän energiaa musta aukko, ja se voi valua pois ja viedä sen energian pois. "

Jos prosessi jatkuu toistuvasti ilman, että enemmän massaa liittyy mustaan ​​reikään, voit lopulta säteillä koko asian pois. Mutta mustien reikien - olipa sitten tähtimassat, supermassiiviset tai mikä tahansa niiden välissä - viettäkää valtavasti aikaa edes hampaan tekemiseen.

Maailmankaikkeudessa ei ole vielä ollut tarpeeksi aikaa mustan aukon kuolla, vaikka luisitkin sen universumin alussa. Kestää noin 1054 vuotta, ennen kuin ensimmäiset mustat aukot alkavat kuolla, Bentz sanoo.

Uskomaton määrä aikaa ja valtava mittakaavoero massiivisten tai supermassiivisten mustien reikien ja alaatomisten hiukkasten välillä tarkoittaa, että Hawking-säteilyn hidasta vuotoa mustasta aukosta on mahdoton havaita suoraan. Laboratoriot kokeilut mustan aukon analogeilla osoittavat, että Stephen Hawkingin teoria oli todennäköisesti oikea, mutta emme vielä tiedä mustan aukon olemassaolon mahdollisesta loppupäästä.

Itse asiassa meistä ei vielä ole paljon tietoa mustista reikistä, mutta tutkijat, kuten Bentz ja Bellovary, pyrkivät täyttämään ymmärryksessämme olevat aukko-aukot.

Bentz tutkii kuinka massiivisia supermassiivisia mustia reikiä etäisten galaksien keskellä voi saada. Hän tutkii myös korrelaatioita mustien reikien koon ja galaksien ominaisuuksien välillä, joissa he elävät. Hän toivoo, että havainnoistaan ​​voisi olla apua tietokonemalleissa, jotka auttavat ihmisiä selvittämään, kuinka mustat aukot kehittyvät ajan myötä, ja vastaamaan kysymyksiin maailmankaikkeuden muodostumisesta.

Bellovary työskentelee Laser Interferometr-avaruusantennilla eli LISA: lla, joka on suunniteltu 2030-luvulle. Siinä on kolme avaruusalusta, jotka sijaitsevat 2, 5 miljoonan kilometrin etäisyydellä maapallon kiertoradan takana. Se on avaruuspohjainen painovoima-aaltoilmaisin kuin LIGO, mutta keskittyy supermassiivisiin mustien reikien sulautumiin tähtimassan mustien aukkojen sulautumisten sijasta.

Olen todella innoissani tästä, koska se antaa meille käsityksen asioista, joita emme voi koskaan nähdä valolla, ja opettaa meille, kuinka mustat aukot kasvavat, kuinka usein ne sulautuvat toisiinsa, tekevätkö ne saada massaa törmäämällä toisiinsa tai keräämällä kaasua, miten ne muodostuvat, kuinka monta niitä on, onko olemassa paikkoja, joissa emme voi nähdä niitä? kaikenlaisia ​​asioita, joita emme koskaan pystyisi vastaamaan valolla, Bellovary sanoo.

Mustat aukot ovat kiehtovia, valtavia ja vielä hyvin tuntemattomia, mutta tutkijoissa on yksi asia. Ne eivät ole vaarallisia. Niitä ei ole, jotka ovat lähellä meitä, ja meidän ei tarvitse huolehtia niistä, Bellovary sanoo. On huolestuttava monia, monia muita asioita.

Bentz on ehdottomasti samaa mieltä. Ne ovat äärimmäisiä, mutta ne eivät ole pelottavia, hän sanoo. Kun ihmiset kohtaavat alaspäin pelkääessään, että mustia reikiä juoksee galaksien ympäröimässä maailmoissa ja tähtijärjestelmissä, hän haluaa huomauttaa, että jos korvasit aurinkomme mustalla aukolla, jolla on täsmälleen sama massa, maapallolle ei tapahtuisi paljon Kiertoradalla. Maa maapallon kiertää vain sen ympärillä kuten aina aiemmin. Se vain saa todella pimeää ja kylmää. Meidän olisi pudotettava mustaan ​​aukkoon voidaksemme hiutahtaa ja jos putoisimme aurinkoon, se olisi myös todella huonoa.

Mustat reiät ovat niin kaukana meistä, etteivät ne ole vaarallisia. Se on vain [vaarallinen], jos nouset lähelle yhtä, joten on liian myöhäistä sinulle. Bellovary sanoo.

Arkistoista: Vuonna 1999 Eugene Cernan tiesi, että pääsemme Marsille

Arkistoista: Vuonna 1999 Eugene Cernan tiesi, että pääsemme Marsille

Kuinka pitää hyttysiä poissa

Kuinka pitää hyttysiä poissa

Fossiilien ymmärtämiseksi tutkijat leipovat omia

Fossiilien ymmärtämiseksi tutkijat leipovat omia